CN106312273A - 一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置 - Google Patents

一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，该装置包括上座和下座，下座为空心壳体，该壳体的上端与上座的下端连接；上座的下端面开设有多个均匀分布的通孔，构成气筛；上座的上端面和下端面中心均开设有与焊枪相匹配的通孔，焊枪依次穿过上座上端面和下端面的通孔插入下座的空腔内，然后与上座的上端固连；上座的侧壁上开设有通气孔，外部进气管插入该通气孔向上座的空腔内通入惰性气体，该气体沿上座的内壁流动，经过气筛进入下座的空腔，然后从下座下端口流出，实现焊接过程中气氛保护。本发明装置扩大了气氛保护范围，消除了多层多道成形层之间的搭接缺陷。

Description

一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置
技术领域
本发明涉及电弧熔丝增材制造技术领域，特别涉及一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，适用于铝合金、低碳钢、高碳钢或高温合金材料的电弧熔丝增材制造或堆焊。
背景技术
电弧熔丝增材制造技术隶属于“3D打印”技术领域，具有设备成本低、制造成本低、材料利用率高、成形效率高等优点。它与焊接技术类似，对保护气氛的要求视材质而定。
电弧熔丝增材制造薄壁产品的过程主要包括单道多层的成形工艺，焊枪自带的气氛保护装置即可满足制造过程对保护气氛的要求；而电弧熔丝增材制造厚壁产品的过程不仅有单道多层的成形工艺，还有多道多层的成形工艺，焊枪自带的气氛保护装置不足以满足多道多层成形工艺对气氛保护的要求。
电弧熔丝增材制造铝合金多道多层成形工艺涉及多道成形层之间的搭接，若气氛保护不良，在成形层搭接处易产生缺陷，降低材料的强度，严重时出现驼峰现象。这主要是焊枪自带气氛保护装置的保护区域较小，在第一道单道成形层两侧易生成氧化膜，这将使下一道成形层与之搭接时形成缺陷。缺陷的形成与氧化层中的氧化物与金属液体的润湿性差有关。这种现象在使用MIG焊机提供变极性交流电源时最为显著，极易在成形层两侧出现黑色的氧化层。其实，黑色氧化层的形成原因并不复杂，主要是由于熔滴过渡过程中飞溅的小金属液滴暴露在空气中受到氧化而生成。飞溅金属小液滴的生成是由于熔滴在重力和表面张力的共同作用下，形成缩颈并爆破，爆破过程将生成大量的金属小液滴。这在一定程度上破坏惰性保护气氛，使气体末端的流动状态从层流(如图1所示)改变到紊流(如图2所示)，将更多的金属小液滴暴露在空气中，加重黑色氧化层的生成。此外，处于紊流状态的惰性气体将空气卷入熔池，使成形材料中形成大量气孔，影响材料的力学性能。
目前，采用自带气氛保护装置的焊枪直接成形时，需要人工清理上述的黑色氧化层。但是这一方面降低电弧熔丝增材制造产品的效率，另一方面增加人工成本。因而，亟需设计电弧熔丝增材制造铝合金过程的局部加强气氛保护装置解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，该装置扩大了气氛保护范围，将黑色氧化层出现的位置向成形层两侧外推，在气氛保护范围足够大时可以消除该黑色氧化层，减少或消除了氧化层对下一成形层的影响。
本发明的上述目的通过以下方案实现：
一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，包括上座和下座，其中：下座为上下端均为开口结构的空心壳体，所述壳体的上端与上座的下端连接；上座的下端面开设有多个均匀分布的通孔，构成气筛；上座的上端面和下端面中心均开设有与焊枪相匹配的通孔，焊枪依次穿过上座上端面和下端面的通孔插入下座的空腔内，然后与上座的上端固连；上座的侧壁上开设有通气孔，外部进气管插入所述通气孔向上座的空腔内通入惰性气体。
上述的用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，下座的下端孔径大于或等于设定的气氛保护区域直径。
上述的用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，下座的上端孔径大于下端孔径。
上述的用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，在气筛上铺设N层铜网；或者在气筛上铺设金属泡沫；或者先在气筛上铺设N层铜网，再在所述N层铜网上铺设金属泡沫；其中，N为正整数且N≥1。
上述的用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，N层铜网依照气体流经的先后顺序由密到疏铺设在气筛上，即距气筛最近的铜网的网孔尺寸最大，即上层的铜网网眼尺寸小于下层铜网的网眼尺寸，且各层铜网之间留有一定的间隙。
上述的用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，通气孔的中心轴线与上座的内表面相切。
上述的用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，上座上端面中心处的通孔侧壁上开设有环形槽，用于放置密封圈。
上述的用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，上座上端的侧壁上开设有螺纹孔，拧入螺丝实现上座与焊枪螺纹固定连接。
上述的用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，上座和下座之间采用螺纹固定连接、卡合或焊接在一起。
上述的用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，外部进气管插入所述通气孔后与上座螺纹固定连接或焊接固定。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明的气氛保护装置扩大了气氛保护范围，将黑色氧化层出现的位置向成形层两侧外推，在气氛保护范围足够大时可以消除该黑色氧化层，从而基本上消除了多层多道成形层之间的搭接缺陷，并减少了人工清理黑色氧化层的工序，加快了电弧熔丝增材制造速度，实现电弧熔丝增材制造厚壁件的自动化制造。
附图说明
图1为现有技术中焊枪自带气氛保护装置的气体末端的流动状态为层流时的示意图；
图2为现有技术中焊枪自带气氛保护装置的气体末端的流动状态为紊流时的示意图；
图3为本发明用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置结构图；
图4为本发明用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置中气筛的结构示意图；
图5为本发明中上座的横向剖视图；
图6为本发明用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置扩大气氛保护范围示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步详细的描述：
如图3所示的气氛保护装置结构图，本发明用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，包括上座1和下座2，其中：下座2为空心壳体，该壳体的上端与上座1的下端螺纹连接、卡合或焊接在一起。
上座1的内部具有空腔13，作为气氛保护装置的气室；上座1的上端面和下端面中心均开设有与焊枪3相匹配的通孔，焊枪3依次穿过上座1上端面和下端面的通孔插入下座2的空腔内，然后与上座1的上端固连。另外，上座1的下端面上开设有多个均匀分布的通孔，构成环形气筛12，其结构如图4所示。上座1的侧壁上开设有通气孔11，外部进气管4插入该通气孔11向上座的空腔13内通入惰性气体，该气体沿上座的内壁流动，经过气筛12进入下座2的空腔，然后从下座下端口流出，实现焊接过程中气氛保护。
其中，为了确保该气氛保护装置的气氛保护范围，限定下座2的下端孔径大于或等于设定的气氛保护区域直径，且下座采用下端口收缩的结构，即下座2的上端孔径大于下端孔径，下端收缩用于对气体进行回拢，确保气流的层流状态。
另外，为了进一步确保气体流动的均匀性，可以在气筛12上铺设N层铜网；或者在气筛12上铺设金属泡沫；或者先在气筛12上铺设N层铜网，再在该N层铜网上铺设金属泡沫；其中，N为正整数且N≥1。其中，N层铜网依照气体流经的先后顺序由密到疏铺设在气筛12上，即距气筛12最近的铜网的网孔尺寸最大，即上层的铜网网眼尺寸小于下层铜网的网眼尺寸，且各层铜网之间留有一定的间隙。
通气孔11的位置决定了气体进入气室的缓急程度和状态，为了实现出口处气体处于层流状态，本发明沿气室内壁的切线方向开设通孔，即通气孔11的中心轴线与上座1的内表面相切，然后将进气管焊接或螺接在该通孔内，如图5所示。另一种较简单的开口方式是沿气室横向中心轴线在上座1的侧壁上开设直孔，作为通气孔11。
本发明在上座1上端面中心处的通孔侧壁上开设有环形槽，用于放置密封圈，可以实现上座与焊枪上端面间的密封连接。另外，焊枪位置固定后，将焊枪与上座1固连。如图3所示，在上座1上端的侧壁上开设有螺纹孔14，拧入螺丝可以实现上座1与焊枪3的螺纹固定连接。
本发明的气氛保护装置的气氛保护范围如图6所示，其中，图中61代表焊枪自带的气氛保护装置的气流范围，62代表本发明气氛保护装置的气流范围，从图中可以看出本发明可以大大增大气氛保护范围。
以上所述，仅为本发明一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，其特征在于：包括上座(1)和下座(2)，其中：下座(2)为上下端均为开口结构的空心壳体，所述壳体的上端与上座(1)的下端连接；上座(1)的下端面开设有多个均匀分布的通孔，构成气筛(12)；上座(1)的上端面和下端面中心均开设有与焊枪(3)相匹配的通孔，焊枪(3)依次穿过上座(1)上端面和下端面的通孔插入下座(2)的空腔内，然后与上座(1)的上端固连；上座(1)的侧壁上开设有通气孔(11)，外部进气管(4)插入所述通气孔(11)向上座的空腔(13)内通入惰性气体。
2.根据权利要求1所述的一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，其特征在于：下座(2)的下端孔径大于或等于设定的气氛保护区域直径。
3.根据权利要求1所述的一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，其特征在于：下座(2)的上端孔径大于下端孔径。
4.根据权利要求1至3之一所述的一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，其特征在于：在气筛(12)上铺设N层铜网；或者在气筛(12)上铺设金属泡沫；或者先在气筛(12)上铺设N层铜网，再在所述N层铜网上铺设金属泡沫；其中，N为正整数且N≥1。
5.根据权利要求4所述的一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，其特征在于：N层铜网依照气体流经的先后顺序由密到疏铺设在气筛(12)上，即距气筛(12)最近的铜网的网孔尺寸最大，即上层的铜网网眼尺寸小于下层铜网的网眼尺寸，且各层铜网之间留有一定的间隙。
6.根据权利要求1至3之一所述的一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，其特征在于：通气孔(11)的中心轴线与上座(1)的内表面相切。
7.根据权利要求1至3之一所述的一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，其特征在于：上座(1)上端面中心处的通孔侧壁上开设有环形槽，用于放置密封圈。
8.根据权利要求1至3之一所述的一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，其特征在于：上座(1)上端的侧壁上开设有螺纹孔(14)，拧入螺丝实现上座(1)与焊枪(3)螺纹固定连接。
9.根据权利要求1至3之一所述的一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，其特征在于：上座(1)和下座(2)之间采用螺纹固定连接、卡合或焊接在一起。
10.根据权利要求1至3之一所述的一种用于电弧熔丝增材制造的气氛保护装置，其特征在于：外部进气管(4)插入所述通气孔(11)后与上座(1)螺纹固定连接或焊接固定。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108620731A (zh) * 2018-06-27 2018-10-09 南京惠镭光电科技有限公司 一种智能激光雕刻控制系统
CN109751468A (zh) * 2017-11-07 2019-05-14 北京实验工厂 一种高精度自动对接气源连接装置
CN110883410A (zh) * 2019-12-04 2020-03-17 中国航空制造技术研究院 一种电弧增材惰性气体保护装置及方法
CN113000986A (zh) * 2021-04-13 2021-06-22 安徽三联学院 一种电弧增材制造可调节气体保护罩装置
CN114054898A (zh) * 2020-08-10 2022-02-18 山东大学 基于电弧热源的低热输入增材制备喷枪、制备装置及方法
CN116765572A (zh) * 2023-07-10 2023-09-19 哈尔滨工业大学 适用于镁合金cmt增材修复焊接的气体保护装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101323045A (zh) * 2008-07-17 2008-12-17 西北工业大学 窄间隙熔化极气保焊焊枪
US20120175352A1 (en) * 2009-09-30 2012-07-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Nozzle welding method, nozzle portion repair method, and nozzle welded structure
CN102601504A (zh) * 2012-04-10 2012-07-25 山东大学 一种具有输送双层气流功能的焊炬
CN103934556A (zh) * 2014-04-10 2014-07-23 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 自动tig焊机机头辅助保护气罩
CN104162729A (zh) * 2014-07-23 2014-11-26 湖北鸿路钢结构有限公司 一种内/外置多重保护窄间隙/超窄间隙焊喷嘴
CN205057296U (zh) * 2015-10-27 2016-03-02 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101323045A (zh) * 2008-07-17 2008-12-17 西北工业大学 窄间隙熔化极气保焊焊枪
US20120175352A1 (en) * 2009-09-30 2012-07-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Nozzle welding method, nozzle portion repair method, and nozzle welded structure
CN102601504A (zh) * 2012-04-10 2012-07-25 山东大学 一种具有输送双层气流功能的焊炬
CN103934556A (zh) * 2014-04-10 2014-07-23 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 自动tig焊机机头辅助保护气罩
CN104162729A (zh) * 2014-07-23 2014-11-26 湖北鸿路钢结构有限公司 一种内/外置多重保护窄间隙/超窄间隙焊喷嘴
CN205057296U (zh) * 2015-10-27 2016-03-02 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109751468A (zh) * 2017-11-07 2019-05-14 北京实验工厂 一种高精度自动对接气源连接装置
CN109751468B (zh) * 2017-11-07 2024-02-09 北京实验工厂 一种高精度自动对接气源连接装置
CN108620731A (zh) * 2018-06-27 2018-10-09 南京惠镭光电科技有限公司 一种智能激光雕刻控制系统
CN108620731B (zh) * 2018-06-27 2020-06-12 南京惠镭光电科技有限公司 一种智能激光雕刻控制系统
CN110883410A (zh) * 2019-12-04 2020-03-17 中国航空制造技术研究院 一种电弧增材惰性气体保护装置及方法
CN110883410B (zh) * 2019-12-04 2021-10-29 中国航空制造技术研究院 一种电弧增材惰性气体保护装置及方法
CN114054898A (zh) * 2020-08-10 2022-02-18 山东大学 基于电弧热源的低热输入增材制备喷枪、制备装置及方法
CN113000986A (zh) * 2021-04-13 2021-06-22 安徽三联学院 一种电弧增材制造可调节气体保护罩装置
CN116765572A (zh) * 2023-07-10 2023-09-19 哈尔滨工业大学 适用于镁合金cmt增材修复焊接的气体保护装置及方法

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